RU2382220C2

RU2382220C2 - Method to assemble automotive liner assembly

Info

Publication number: RU2382220C2
Application number: RU2008116362/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Петров (RU); Александр Николаевич Петров; Василий Борисович Скворцов (RU); Василий Борисович Скворцов; Светлана Борисовна Скворцова (RU); Светлана Борисовна Скворцова; Юрий Николаевич Доброхотов (RU); Юрий Николаевич Доброхотов
Priority date: 2008-04-24
Filing date: 2008-04-24
Publication date: 2010-02-20
Also published as: RU2008116362A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to automotive ICE production, operation and repair. Proposed method consists in the following. Liner to be fitted in engine basic block is preliminary subjected to taper boring at its lower cylindrical part, taper larger base diametre exceeding that of unloaded piston rings and taper top base diametre being equal to liner bore diametre. Note here that taper angle is selected so that, with piston in TDC, piston lower edge does not reach the taper top base. Liner bore surface is lubed with composition reducing friction factor. Then liner is fitted on piston head from above, oriented relative to said bore (liner seat) in engine basic block and slowly moved down unless liner seats as required in its place in block.

EFFECT: replacement of automotive engine liners or piston rings without removing engine from vehicle in operating conditions.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области производства, эксплуатации и ремонта автотракторных двигателей внутреннего сгорания.The invention relates to the field of production, operation and repair of automotive internal combustion engines.

Известен способ сборки цилиндропоршневой группы [1] полностью разобранного двигателя, заключающийся в применении специального приспособления - кольца, внутренний диаметр которого равен диаметру отверстия гильзы, с помощью которого поршневые кольца полностью утопают в канавках, собранный с шатуном поршень направляют в отверстие гильзы и легким постукиванием молотком по днищу поршня утопают поршень в гильзе, пока все кольца не войдут в отверстие гильзы. Такой способ трудоемкий и применим только при сборке полностью разобранного двигателя. То есть для условий эксплуатации не подходит, а подходит только в условиях ремонтного производства.A known method of assembling a cylinder-piston group [1] of a completely disassembled engine, which consists in using a special device - a ring, the inner diameter of which is equal to the diameter of the sleeve bore, with which the piston rings are completely buried in the grooves, the piston assembled with the connecting rod is guided into the sleeve bore and by lightly tapping with a hammer on the piston bottom, immerse the piston in the liner until all the rings enter the liner bore. This method is time-consuming and is applicable only when assembling a fully disassembled engine. That is, it is not suitable for operating conditions, but is suitable only in the conditions of repair production.

Наиболее близким по технической сущности к предполагаемому изобретению является способ сборки [2] цилиндропоршневой группы автотракторного двигателя, заключающийся в том, что гильзу устанавливают (запрессовывают) в блок, используя деревянный брусок и молоток. Собирают шатун с поршнем, и собранный узел вместе с шатуном устанавливают сверху в гильзу, и, осторожно направляя каждое кольцо по очереди, начиная с нижнего маслосъемного кольца в гильзу, вводят поршень полностью в гильзу. Затем устанавливают шатунную крышку и стягивают шатунными болтами на шатунной шейке коленчатого вала. При таком способе сборки гильза остается неподвижной, а перемещается узел поршня с шатуном относительно неподвижной гильзы. Также необходимо отметить, что при данном способе сборки контакт гильзы с поршнем начинается с нижнего маслосъемного кольца, то есть сначала в гильзу входит нижнее маслосъемное кольцо, а затем последовательно остальные кольца до верхнего - первого компрессионного кольца. Такой способ сборки применяется и эффективен только при капитальном ремонте двигателя, когда он снят с автотракторной техники и полностью разобран. В процессе эксплуатации двигателя, когда может возникнуть необходимость в замене только одной гильзы (или замены поршневого кольца) по причине выхода из строя, такой способ требует снятия двигателя с автомобиля или трактора с последующей его полной разборкой и сборкой и установки ее обратно на автомобиль или трактор. То есть такой способ практически не пригоден по причине большой трудоемкости затрат времени в условиях эксплуатации. Да и культура производства ухудшается по причине необходимости слива масла и снятия поддона картера и повторной заливки масла в картер после сборки двигателя. То есть для условий эксплуатации данный способ также не подходит, а эффективен только в условиях ремонтного производства.Closest to the technical nature of the alleged invention is a method of assembly [2] of a cylinder-piston group of a tractor engine, which consists in the fact that the sleeve is installed (pressed) into the block using a wooden block and a hammer. A connecting rod with a piston is assembled, and the assembled assembly together with the connecting rod is mounted on top of the sleeve, and carefully guiding each ring in turn, starting from the lower oil scraper ring in the sleeve, the piston is inserted completely into the sleeve. Then install the connecting rod cover and tighten the connecting rod bolts on the connecting rod neck of the crankshaft. With this method of assembly, the sleeve remains stationary, and the piston assembly with the connecting rod is moved relative to the stationary sleeve. It should also be noted that with this assembly method, the contact of the sleeve with the piston starts from the lower oil scraper ring, that is, the lower oil scraper ring first enters the liner, and then the remaining rings in series to the upper - the first compression ring. This method of assembly is used and effective only for overhaul of the engine, when it is removed from tractor equipment and completely disassembled. During engine operation, when it may be necessary to replace only one sleeve (or replace the piston ring) due to failure, this method requires removing the engine from the car or tractor, followed by its complete disassembly and assembly and installing it back onto the car or tractor . That is, this method is practically not suitable due to the high complexity of the time spent in operating conditions. And the production culture is deteriorating due to the need to drain the oil and remove the oil pan and re-fill the oil in the crankcase after assembling the engine. That is, for operating conditions, this method is also not suitable, but effective only in the conditions of repair production.

Таким образом, существующие (известные) способы сборки цилиндропоршневой группы предполагают, что гильза предварительно находится в блоке, а устанавливают в гильзу поршень в сборе с кольцами и с шатуном. На практике часто возникает ситуация (в условиях эксплуатации), когда поршень с кольцами и с шатуном в сборе находятся в блоке, и шатун нижней головкой закреплен на шатунной шейке коленчатого вала, а гильзу необходимо установить в блок двигателя.Thus, existing (known) methods for assembling a cylinder-piston group suggest that the liner is previously in the block, and the piston is assembled in the liner assembly with rings and with a connecting rod. In practice, a situation often arises (under operating conditions) when the piston with rings and the connecting rod assembly are in the block, and the connecting rod with the lower head is mounted on the connecting rod neck of the crankshaft, and the sleeve must be installed in the engine block.

Задача изобретения - облегчить замену гильзы или поршневых колец в условиях эксплуатации без снятия двигателя.The objective of the invention is to facilitate the replacement of the liner or piston rings in operating conditions without removing the engine.

Если гильза двигателя удалена из блока, при этом поршень с установленными на нем поршневыми кольцами, шатун и шатунная шейка коленчатого вала образуют единую кинематическую схему (собраны вместе). Такая ситуация может возникнуть, например, при замене поршневого кольца или же замене самой гильзы, не снимая двигатель с автомобиля или трактора в процессе их эксплуатации. При этом поддон картера не открывается, и масло с картера не сливается, сначала удаляется головка блока соответствующего цилиндра, затем удаляется гильза, а поршень с поршневыми кольцами, шатуном остаются в собранном же виде в блоке. Такой подход позволяет сэкономить время и повышает культуру производства. Но при этом возникает трудность установки гильзы обратно в блок, так как кольца как компрессионные, так и маслосъемные в свободном состоянии имеют больший диаметр, чем внутренний диаметр гильзы и не размещаются (не могут входить) внутри гильзы в процессе установки его в блок двигателя.If the engine liner is removed from the block, while the piston with the piston rings mounted on it, the connecting rod and the connecting rod neck of the crankshaft form a single kinematic scheme (assembled together). Such a situation may arise, for example, when replacing a piston ring or replacing a liner itself without removing the engine from the car or tractor during their operation. In this case, the oil pan does not open, and the oil does not drain from the crankcase, first the cylinder head of the corresponding cylinder is removed, then the sleeve is removed, and the piston with piston rings, the connecting rod remains assembled in the same block. This approach saves time and increases the culture of production. But at the same time, it becomes difficult to install the liner back into the block, since both compression and oil scraper rings in the free state have a larger diameter than the inner diameter of the liner and cannot be placed (cannot enter) inside the liner during installation into the engine block.

Поставленная задача решается тем, перед установкой нижнюю часть отверстия гильзы растачивают под конус. Конус можно выточить, например, на токарном станке. Большое основание конуса имеет больший диаметр, чем диаметр поршневых колец в свободном состоянии и расположенных в канавках поршня. Диаметр верхнего основания конуса равен диаметру отверстия гильзы, а угол конуса выбирают таким, чтобы при положении поршня в нижней мертвой точке его нижний торец не доходил до верхнего основания конуса. Затем для уменьшения силы трения в процессе сборки и исключения повреждения колец поверхность конуса необходимо обработать абразивным материалом, например мелкозернистой шкуркой, что позволит уменьшить шероховатость поверхности конуса. Для облегчения сборки смазывают поверхность отверстия гильзы составом, уменьшающим коэффициент трения, например дизельным маслом. Поршень устанавливают в положение верхней мертвой точки. Затем гильзу надевают нижним торцом сверху на головку поршня, ориентируют гильзу относительно отверстия под гильзу в блоке и медленно начинают утопать в отверстие в блоке. Перемещают гильзу под усилием вниз до тех пор, пока она не займет свое место в блоке. При медленном перемещении гильзы ее нижняя коническая часть основанием большого диаметра конуса войдет в контакт с торцом первого верхнего компрессионного кольца и постепенно сжимая уменьшает его диаметр, утопает его в канавке поршня в процессе перемещения вниз по отверстии блока двигателя. Такую же процедуру пройдут все кольца по очереди и поршень разместится в отверстии гильзы, а гильза займет свое место в блоке двигателя. На этом процесс сборки (установки гильзы в блоке на ее место) цилиндропоршневой группы завершен.The problem is solved by the fact that before installing the lower part of the bore of the sleeve bore under the cone. The cone can be machined, for example, on a lathe. The large base of the cone has a larger diameter than the diameter of the piston rings in the free state and located in the piston grooves. The diameter of the upper base of the cone is equal to the diameter of the bore of the sleeve, and the angle of the cone is chosen so that when the piston is in the bottom dead center, its lower end does not reach the upper base of the cone. Then, to reduce the friction force during assembly and to avoid damage to the rings, the surface of the cone must be treated with abrasive material, for example, fine-grained sandpaper, which will reduce the roughness of the surface of the cone. To facilitate assembly, lubricate the surface of the sleeve bore with a composition that reduces the coefficient of friction, for example, diesel oil. The piston is set to top dead center. Then put the sleeve with the lower end on top of the piston head, orient the sleeve relative to the hole for the sleeve in the block and slowly begin to sink into the hole in the block. Move the sleeve under the force down until it takes its place in the block. When the sleeve is slowly moving, its lower conical part with the base of the large diameter of the cone will come into contact with the end face of the first upper compression ring and gradually compressing it, reducing its diameter, drowning it in the piston groove during movement down the hole of the engine block. All rings will go through the same procedure in turn and the piston will be placed in the bore of the liner, and the liner will take its place in the engine block. On this, the assembly process (installing the sleeve in the block in its place) of the cylinder-piston group is completed.

На фиг.1 показано продольное сечение гильзы - 1, вид спереди, где приняты следующие обозначения: D - диаметр большого основания конической части гильзы, d - диаметр малого основания конической части гильзы (внутренний диаметр гильзы), h - высота конической части, Δh - расстояние от верхнего торца конической части до нижнего торца юбки поршня, когда поршень в процессе работы находится в нижней мертвой точке, α - угол конуса.Figure 1 shows a longitudinal section of the sleeve - 1, a front view where the following notation is adopted: D is the diameter of the large base of the conical part of the sleeve, d is the diameter of the small base of the conical part of the sleeve (inner diameter of the sleeve), h is the height of the conical part, Δh - the distance from the upper end of the conical part to the lower end of the piston skirt, when the piston is at the bottom dead center during operation, α is the cone angle.

На фиг.2 показан процесс установки гильзы 1 в блок двигателя в продольном сечении (вид спереди). Стрелкой указано направление движения гильзы в процессе ее установки в блок. V - скорость перемещения гильзы в процессе установки, по возможности должна быть минимальной во избежание случайного повреждения уплотнительного кольца 4 в процессе установки гильзы в блок.Figure 2 shows the installation process of the sleeve 1 in the engine block in longitudinal section (front view). The arrow indicates the direction of movement of the sleeve during its installation in the block. V is the speed of movement of the sleeve during installation, if possible it should be minimal in order to avoid accidental damage to the sealing ring 4 during installation of the sleeve in the block.

На фиг.2 приняты следующие обозначения: 2 - блок, куда устанавливается гильза, 3 - поршневое кольцо, которое уже находится в отверстии гильзы, 4 - уплотнительное кольцо между гильзой и блоком, 5 - поршневое кольцо, которое находится еще в зоне конической части гильзы 1, 6 - поршень, d - диаметр отверстия гильзы, h - высота конической части отверстия гильзы.In Fig.2, the following notation is adopted: 2 - the block where the sleeve is installed, 3 - the piston ring, which is already in the hole of the sleeve, 4 - the sealing ring between the sleeve and the block, 5 - the piston ring, which is still in the area of the conical part of the sleeve 1, 6 - piston, d - diameter of the sleeve bore, h - height of the conical part of the sleeve bore.

Установка гильзы в блок двигателя (фиг.2) с помощью предлагаемого способа осуществляется следующим образом. Предварительно растачивают нижнюю часть отверстия гильзы под конус углом конуса «α». Большое основание конуса имеет больший диаметр - «D», чем диаметр поршневых колец, расположенных в канавках поршня, и чем наружный диаметр колец в свободном состоянии. Высота конуса - «h» не должна доходить до нижнего торца юбки поршня, когда поршень находится в положении нижней мертвой точки, то есть должен быть запас «Δh», например, не менее 10-50 мм. Наличие «Δh» обеспечивает, что при положении нижней мертвой точки поршня в процессе работы двигателя, торец юбки поршня не будет заходить в зону конуса. Это необходимо для того, чтобы не нарушать процесс перемещения поршня и не создавать дополнительную вибрацию. Как показывают исследования, длина гильзы и ход поршня позволяют всегда иметь запас «Δh». При этом для уменьшения сопротивления и исключения поломки колец в процессе сборки угол конуса «а» должен быть по возможности меньшим. При заданном диаметре отверстия гильзы уменьшения значения угла «а» можно добиться путем увеличения высоты конуса «h» с учетом необходимости иметь размер «Δh» и диаметра поршневых колец в свободном состоянии. Вращая коленчатый вал, поршень устанавливают в положение верхней мертвой точки. Для облегчения процесса сборки смазывают поверхность конической части и поверхность гильзы материалом, уменьшающим коэффициент трения, например дизельным маслом. Гильзу осторожно надевают сверху на головку поршня и одновременно ориентируют относительно отверстия в блоке под гильзу. Плавно перемещают гильзу вниз. При этом поршневые кольца по очереди входят в зону конуса в гильзе и в процессе дальнейшего перемещения гильзы вниз, постепенно уменьшаются в диаметре и переходят в рабочую зону в отверстии гильзы. И так до конца и до момента пока гильза не займет свое окончательное место в отверстии блока. Затем устанавливают головку блока на место и стягивают крепежные болты под определенным моментом. Замена гильзы завершена, можно запустить двигатель и автомобиль может двигаться дальше.Installing the liner in the engine block (figure 2) using the proposed method is as follows. Pre-bore the lower part of the sleeve bore under the cone with the cone angle “α”. The large base of the cone has a larger diameter - "D" than the diameter of the piston rings located in the piston grooves, and than the outer diameter of the rings in a free state. The cone height - “h” should not reach the lower end of the piston skirt when the piston is in the bottom dead center position, that is, there should be a margin of “Δh”, for example, at least 10-50 mm. The presence of Δh ensures that when the piston has a bottom dead center position during engine operation, the end of the piston skirt will not enter the cone area. This is necessary so as not to disrupt the process of moving the piston and not to create additional vibration. Studies show that the length of the liner and the stroke of the piston always allow you to have a margin of "Δh". Moreover, in order to reduce resistance and prevent ring breakage during assembly, the cone angle “a” should be as small as possible. For a given bore diameter of the liner, decreasing the angle “a” can be achieved by increasing the height of the cone “h”, taking into account the need to have the size “Δh” and the diameter of the piston rings in a free state. Rotating the crankshaft, the piston is set to the top dead center position. To facilitate the assembly process, the surface of the conical part and the surface of the sleeve are lubricated with a material that reduces the coefficient of friction, for example, diesel oil. The sleeve is carefully put on top of the piston head and at the same time oriented relative to the hole in the block under the sleeve. Gently move the sleeve down. In this case, the piston rings, in turn, enter the cone zone in the liner and, in the process of further moving the liner down, gradually decrease in diameter and pass into the working zone in the liner bore. And so on until the end and until the sleeve takes its final place in the hole of the block. Then set the head of the block in place and tighten the mounting bolts under a certain point. Replacing the sleeve is completed, you can start the engine and the car can move on.

Лабораторные испытания показали осуществляемость и эффективность такого способа сборки цилиндропоршневой группы автотракторных двигателей.Laboratory tests showed the feasibility and effectiveness of this method of assembling a cylinder-piston group of automotive engines.

Применение предложенного способа по сравнению с существующими способами позволяет многократно повысить производительность труда и культуру производства при выполнении ремонтных операций за счет уменьшения количества разборочно-сборочных операций, а также повысить надежность работы двигателя в последующем, так как многими исследованиями установлено, что каждая дополнительная разборочно-сборочная операция снижает надежность работы любого изделия, в том числе и автотракторного двигателя. В свою очередь, уменьшение простоя автотракторной техники, находящегося в эксплуатации и за счет уменьшения простоя техники при ремонте, также позволяет повысить эффективность их использования.The application of the proposed method in comparison with existing methods can significantly increase labor productivity and production culture when performing repair operations by reducing the number of disassembly and assembly operations, as well as increase the reliability of the engine in the future, since many studies have established that each additional disassembly and assembly the operation reduces the reliability of any product, including the tractor engine. In turn, reducing the downtime of automotive equipment that is in operation and by reducing the downtime of equipment during repair, also improves the efficiency of their use.

Источник информацииThe source of information

1. Справочная книга по технологии ремонта машин в сельском хозяйстве. Под ред. А.И.Селиванова. - М.: Колос, 1975. - 600 с.с илл. (стр.198).1. A reference book on the technology of machine repair in agriculture. Ed. A.I.Selivanova. - M .: Kolos, 1975 .-- 600 s.s.ill. (p .98).

2. Техническое обслуживание и ремонт машин / И.Е.Ульман, Г.С.Игнатьев, В.А.Борисенко и др., Под общ. ред. И.Е.Ульмана. - М.: Агропромиздат, 1990. - 399 с.: илл. - (Учебники и учебные пособия для техникумов). ISBN 5-10-000814-8. (стр.225-226).2. Maintenance and repair of machines / I.E. Ulman, G.S. Ignatyev, V. A. Borisenko, etc., Under the general. ed. I.E. Ulman. - M.: Agropromizdat, 1990 .-- 399 p .: ill. - (Textbooks and teaching aids for technical schools). ISBN 5-10-000814-8. (p. 225-226).

Claims

A method of assembling a cylinder-piston group of automotive engines, characterized in that the sleeve is installed in the hole in the engine block, and before installation, the lower part of the sleeve hole is bored under a cone, the large base of which has a diameter larger than the diameter of the piston rings in a free state, the diameter of the upper base of the cone is the diameter of the bore of the sleeve, and the angle of the cone is chosen so that when the piston is in the bottom dead center, its lower end of the piston does not reach the upper base of the cone, the surface of the bore of the sleeve is made with a composition that reduces the coefficient of friction, the piston is set to the top dead center position, then the sleeve is put with the lower end on top of the piston head, the sleeve is oriented relative to the bore of the sleeve in the block, the sleeve is moved under the force until it takes your place in the block.